Kapilarita alebo vzlínavosť je fyzikálny jav, ktorý pomáha rastlinám v boji s gravitáciou. Voda zázračne stúpa v tenkých rúrkach proti pôsobeniu gravitácie tak, že sa dostane do všetkých častí obrovitánskych sekvojí, ktorých ihlice sa nachádzajú vo výške viac ako sto metrov. Voda má niekoľko nezvyčajných schopností a kapilarita je iba jednou z nich.
Videonávod tohto experimentu, ako aj všetkých predchádzajúcich, nájdete na stránke video.matfyzjein.sk/experimenty.
Zápalkový kvet
Pomôcky: šesť zápaliek alebo špáradiel, pohár s vodou, slamka
Postup: Všetky zápalky nalomíme v polovičke tak, aby sme neprerušili všetky vlákna, ale aby niektoré z nich zostali len ohnuté. Na rovnej hladkej ploche z nich vyskladáme kvet, ktorého stred tvoria ohnuté konce. Do stredu takto vytvoreného kvetu prenesieme pomocou slamky kvapku vody. Voda by mala prekryť všetky ohnutia v strede kvetu.
Pozorovanie: Kvet sa začne otvárať. Keďže zalomenie každej zápalky môže byť iné, je pravdepodobné, že aj kvet sa bude na niektorej strane otvárať viac ako na inej.
Vysvetlenie: Pri zalomení zápaliek sme ponechali niektoré vlákna dreva len ohnuté, ale neprerušili sme ich. Medzi vláknami dreva sú drobné škáry, ktoré vytvárajú rúrky ideálne pre tzv. kapilárny jav. Voda sa drobnými rúrkami ťahá smerom dovnútra a tým narovnáva ohnuté vlákna.
Papierové lekno
Pomôcky: tvrdý papier, nožnice, ceruzka, miska s vodou
Postup: Na tvrdý papier ceruzkou nakreslíme kvety a vystrihneme ich. Okvetné lístky lekien zahneme do stredu. Takto pripravené lekná opatrne položíme na hladinu vody do misky, okvetnými lístkami nahor.
Pozorovanie: Lekná plávajú na hladine vody a ich okvetné lístky sa začnú otvárať. Ak ich tam necháme dlhšie, nasajú vodu a klesnú na dno misky.
Vysvetlenie: Tak ako aj pri prvom pokuse, aj pri druhom sú v papieri vlákna, ktoré sme ohli, ale neprerušili. Voda tlačiaca sa do drobných kapilár papiera spôsobuje ich naplnenie a vyrovnávanie, čo vedie k narovnaniu okvetných lístkov lekien.
Kapilarita
Kapilárny jav vzniká pôsobením molekúl kvapaliny medzi sebou, ale aj medzi molekulami materiálu nádoby, v ktorej je kvapalina. Kapilaritou označujeme zmenu hladiny kvapaliny v kapilárach. Tými sú tenké rúrky s polomerom menším než približne 0,5 mm. Kvapalina v nich buď vystúpi, alebo poklesne v porovnaní s hladinou kvapaliny v nádobe, do ktorej sme kapiláru vložili kolmo na hladinu.
Kapilárnou eleváciou nazývame vystúpenie kvapaliny v kapiláre nad hladinu kvapaliny v nádobe, je to napríklad voda v sklenej rúrke. Ak vypustíme takúto kvapalinu z kapiláry, kvapalina jej steny zmáča. Opakom je kapilárna depresia, čo je pokles kvapaliny v kapiláre. Jej príkladom je ortuť v sklenej rúrke. Ak vypustíme ortuť zo sklenej kapiláry, ortuť steny kapiláry nezmáča. Zmena výšky hladiny v kapiláre závisí priamoúmerne od povrchového napätia a nepriamoúmerne od hustoty kvapaliny, gravitácie (tiažového zrýchlenia) a polomeru kapiláry.
Voda sa k niektorým materiálom správa tak, že ich zmáča, a k niektorým tak, že ich nezmáča. Príkladmi sú perie vtákov a ich perie napustené mazivom. Voda sa na skle roztečie do tenkej vrstvičky, no na opaľovacom kréme si zachová tvar guľôčky.
Kapilaritu využívame často v náš prospech. Napríklad pomocou špongie obsahujúcej veľa malých kapilár zadržujúcich vodu ju vieme preniesť tam, kde ju potrebujeme. O nepriaznivom vplyve kapilarity vedia hlavne tí, ktorým vlhnú steny domu, keď podzemná voda presakuje škárami v murive niekedy až do výšky niekoľkých metrov. V tomto prípade sa snažíme zabrániť kapilárnemu javu izolačnou vrstvou medzi zdrojom vody a murivom.
Text a foto PaedDr. Soňa Gažáková, PhD.
Video Stanislav Griguš
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Svoje realizácie experimentov môžete posielať na adresu sona.gazakova@fmph.uniba.sk.
